基于STEM理念下气象科普教育发展的新思路

基于STEM理念下气象科普教育发展的新思路

彭飞

德阳市气象局      邮编618000

摘要：随着科技的飞速发展和全球化的深入推进，STEM教育（科学、技术、工程和数学）理念已成为现代教育工作者的必备之选。在这一背景下，气象科普教育作为连接自然科学与社会生活的桥梁，其重要性日益凸显。气象知识不仅关乎人们的日常生活，更对国家的防灾减灾、农业生产、城市规划等方面具有深远影响。基于此，文章将围绕这一主题，探讨如何通过项目式学习、虚拟实验室、跨学科合作等创新方法，重构气象科普教育的内容与形式，以期为公众尤其是青少年，提供一个更加生动、互动且富有成效的气象科普教育发展新思路，为构建人与自然和谐共生的美好未来贡献力量。

关键词：STEM理念；气象科普教育；实践思路

引言

传统的气象科普教育往往侧重于理论知识的灌输，缺乏与实际生活情境的紧密结合。随着STEM理念的引入，气象科普教育迎来了革新发展的新契机。通过整合科学实验、技术应用、工程设计和数学建模等多元学习方式，公众不仅能深入理解气象现象背后的科学原理，还能亲手操作气象观测设备、分析气象数据、模拟气候变化情景，乃至参与简单的气象预报实践活动，从而在实践中深化对知识的理解和应用，激发对气象科学的兴趣和探索欲。

1、跨学科融合气象科普内容

在开展跨学科融合气象科普内容教育时，首先，要实现气象科普内容的跨学科融合，需从课程设计入手，将气象学与相关学科知识有机整合[1]。例如，在介绍气象现象时，首先联结物理学，讲解云的形成涉及的水循环和相变原理，以及气压系统如何驱动天气变化，利用物理模型帮助青少年建立直观认识，再融入地球科学内容，探讨地形对降水分布的影响，使学习者理解气候区域差异的成因。

其次，要将气象数学作为分析工具处理气象数据。在设计气象科普教育课程时，可加入统计学基础知识，指导青少年运用平均值、标准差等指标分析历年气象数据，识别气候变化趋势，通过实际案例，演示如何用线性回归等简单数学模型预测气温变化，让受众在实践中体会数学在气象研究中的应用价值。

2、设计创新性气象科普活动

现阶段，气象科普教育不再是静态的知识传递，而是转变为参与性强、联系实际、富有责任感的学习旅程，需要设计创新性气象科普活动激发青少年对气象科学的持久兴趣和探索热情。首先，建立校园气象站是一个直接而有效的举措。这不仅为青少年提供了近距离观察气象变化的平台，还能通过亲手操作气象观测仪器，如风速计、温度计和雨量计等，收集数据并进行分析，将理论知识与实际操作紧密结合，深刻理解气象学原理。同时，校园气象站可以作为青少年科研项目的起点，鼓励他们基于观测数据开展小课题研究，培养科学研究素养。其次，开发气象科普游戏，利用数字化手段让气象知识的学习变得互动且富有趣味性。例如，设计模拟气候变化的游戏，让青少年通过调整各种环境因素，体验不同气候条件下的生态系统变化，既增加了学习的趣味性，又促进了对复杂气象现象的理解。最后，组织气象科普小剧场，将气象知识融入戏剧表演中，通过角色扮演、情景剧等形式，讲述天气故事，解释自然灾害成因及预防措施，既能提升青少年的表达能力和团队协作能力，又能加深他们对气象科学背后人文关怀的理解。

3、融合技术增强气象科普效果

在现代信息技术背景下，融合现代技术手段有利于增强气象科普效果。可利用数字化平台，开发互动性强的气象科普应用程序和在线课程，通过动画、模拟实验和游戏化学习模块，使抽象的气象概念变得直观易懂。还可以运用虚拟现实(VR)和增强现实(AR)技术，创建模拟台风、雷暴等极端天气场景，使学习者身临其境，深刻体验气象现象的震撼与奥秘，提升安全教育实效。此外，借助大数据和人工智能技术，开发智能气象信息系统，提供个性化学习推荐，根据用户兴趣和学习进度推送适宜的气象知识内容，以期提高学习效率与兴趣。最后，利用社交媒体和直播平台，定期举办气象专家访谈、气象现象直播解读等活动，扩大科普覆盖面，促进公众与气象专家的直接交流，构建活跃的气象科普社群，共同提升全社会的气象科学素养。

4、培养具有STEM素养的气象科普人才

对于气象系统内部人员，应注重其专业知识与科普能力的双重提升。可以通过设立专门的气象科普岗位，选拔既有深厚气象学背景又具备良好沟通技巧的人员，对他们进行系统的科普传播技巧培训，包括公众演讲、科学写作、新媒体运营等，使他们能够有效传递复杂气象知识，提升公众认知。同时，鼓励气象专家参与科普活动，将其研究成果转化为易于公众理解的语言，增强科普内容的权威性和吸引力。

对外部人员而言，教师队伍是向青少年传导气象科普知识的核心力量。因此，加强对教师的STEM教育培训尤为关键。气象机构应主动与教育部门合作，定期组织相关专业教师参加专题培训营。这些培训应涵盖气象科学的基本概念、最新研究动态以及如何将STEM理念融入日常教学之中。通过邀请活跃在科研一线的气象学家与STEM教育专家，采用案例分析、工作坊、实地考察等多种教学形式，帮助教师掌握跨学科的教学策略，学会运用信息技术工具，如虚拟现实(VR)、编程软件等，增强课堂互动性和实践性，从而有效提升学生的探究兴趣和问题解决能力。

5、基于STEM理念构建气象科普教育评价体系

构建基于STEM理念的气象科普教育评价体系。该评价体系旨在全方位、多维度地衡量青少年在STEM教育下的气象科普学习成效，促进青少年全面发展。评价体系应包括以下几个层面：首先是知识评估。通过问卷、测试等形式检验青少年对气象基本原理、气候变化等理论知识的掌握程度。其次是技能考核。重点评价青少年在数据分析、模型构建、技术应用等方面的实践操作能力，可通过项目作业、实验报告来体现。再者是创新与问题解决能力评价。鼓励青少年提出气象相关问题的解决方案或创新项目，通过设计思维、项目展示来评估其创新潜力，锻炼其团队合作能力与沟通水平。同时，设计适合青少年参与的气象观察实验活动，在这过程中通过观察青少年在小组项目、科普活动中的表现，评价其协作能力及科学传播的效果。

结束语

综上所述，基于STEM理念的气象科普教育以其独特的跨学科整合优势，为公众搭建了从理论到实践、从了解到创新的桥梁。通过持续探索和实践这一新思路，不但可以提高青少年对气象学科知识的认知，还能有效提升公众尤其是青少年群体的气象科学素养，进而激发更多未来的科学家和工程师投身于气象研究与环境保护之中。

参考文献

[1]白倩惠,郭小莹,贺东东,等.STEM理念在气象科普教育中的实施策略[J].农业灾害研究,2021,11(01):69-70.

[2]杨华,杨亚利,周晓丽,等.基于信息化视角的校园气象科普教育实现路径探讨[J].农业灾害研究,2022,12(09):88-90+169.